6. Điểm: Bằ ng chữ : )
2.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Với yêu cầu đặt ra của viên gạch, cũng như chu kỳ ép đầy đủ của việc
tạo hình một viên gạch.
- Máy cấp liệu đi vào, điền vật liệu đầy vào khuôn, đẩy gạch ở chu kì
trước ra
- Xylanh ép B trên đi xuống ép định hình viên gạch
- Xylanh ép B đi lên đồng thời gạch ép xong được nâng lên, Xylanh
D đivào đẩy gạch ra và tiếp tục chu kỳ mới.
Trong các chuyển động này yêu cầu phải có sự phối hợp nhịp
nhàng,nhưng quan trọng nhất vẫn là quá trình ép để sản phẩm đạt được sức
bền uốn và sự chống nén.
Hơn nữa, máy ép gạch nằm trong dây chuyền sản xuất gạch nên nó phải đảm bảo năng xuất để cho dây chuyền hoạt động tốt.
Với sự phân tích các đặc tính kỹ thuật của viên gạch, chu kỳ ép và dây chuyền sản xuất gạch.Và phân tích các nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của các loại máy. Ta nhận thấy lựa chọn máy ép thủy lực cho máy ép
gạch là hợp lý nhất và đảm bảo được các yêu cầu ở trên.
- Dùng thủy lực đểtruyền độngcho các cơ cấu: cấp liệu, nâng hạkhuôn, ép gạch và cấp pallet. Áp suất được chọn là 250bar (theo cơ sở sản xuất được khảo sát trong quá trình thực tập).
-Dùng động cơ đểtruyền động các cơ cấu: băng tải, rung, và băng tải chuyển gạch.
Hình 2.5: Sơ đồ hoạt động máy ép gạch thiết kế
Nguyên liệu từmáy trộnđược đưa vào phễu nhờ băng tải. Sau đó rơi xuống máng, nguyên liệu trong máng được chuyển tới khuôn nhờxylanh cấp liệu, để
xylanh ép thực hiện quá trình épđịnh hình viên gạch. Gạch sau khi épđược xylanh
đẩy (xylanh cấp pallet) ra đểsắp xếp.
2.5. THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CHO MÁY ÉP GẠCH
Hình 2.6: Máy ép chính trong dây chuyền sản xuất gạch
Phân tích hoạt động của máy ép.
Trong quá trình thiết kếmáy ép gạch không nung phải đảm bảo các hoạt động của máy như sau
- Xylanh A của máy cấp liệu đi vào cấp vật liệu
-Xylanh B đi xuống thực hiện hành trình épđịnh hình viên gạch -Xylanh C đi lên giữkhuôn gạch trong quá trình ép
-Xylanh B đi lên khi đã ép xong
-Xylanh C đi xuống nâng gạch đã ép ngang với mặt phẳng dưới của khuôn -Xylanh D đẩy gạch đi ra
→Vậy với nhưng yêu cầu trên thì máy thiết kếphải thực hiên được các chuyển
động sau Đối với xylanh B - Hành trình ép với vận tốc - Hành trình lên nhanh với vận tốc Đối với xylanh C - Hành trình lên khuônđể tống gạch
- Hành trình xuống khuôn nâng gạch sau khi ép
Đối với xylanh A đẩy máy cấp liệu - Hành trìnhđi ra cấp liệu cho khuôn - Hành trìnhđi vềnhận liệu cho khuôn
Đối với xy lanh D đi ra đẩy gạch - Hành trìnhđi ra đẩy gạch Phân tích chu kì ép.
. Các yêu cầu hành trình chuyển động của cơ cấu: - Hành trình ép = 410
- Hành trìnhđi lên của xy lanh ép trên = 410 - Hành trình lên xy lanh ép dưới = 230
- Hành trình xuống của xy lanh ép dưới = 230 - Hành trình ra vào của máy cấp liệu = = 740 - Hành trìnhđẩy gạch ra sau khi ép = 680 mm . Phân tích thời gian và tính vận tốc chu kì ép: - Hành trình ép chiếm thời gian = 5 ( ) →Vận tốc trung bình: = = 82 ( )
- Hành trình đi lên của xy lanh ép trên chiếm thời gian = 4 ( ) →Vận tốc trung bình: = = 103 ( )
- Hành trình lên và xuống của xy lanh ép dướichiếm = = 2,5 ( ) →Vận tốc trung bình: = = , = 92 ( )
- Hành trình vào ra của máy cấp liệu chiếm thời gian = = 5( ) →Vận tốc trung bình: = = = 148 ( )
- Hành trình vào rađẩy gạch sau khi ép = 4 ( ) →Vận tốc trung bình: = = 170 (
2.5.1.Tính chọn xy lanh cho máy ép.
2.5.1.1.Tính xylanh ép.
Hình 2.7: Bộ phận ép gạch.
Qua khảo sát của các máy ép gạch ngoài thị trường ta dựa vào máy ép đã có sẵn để tính đường kính xy lanh:
Hình 2.8: Dây chuyền sản xuất gạch không nung QT4- 15C
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật máy ép
Mục Thông số Mục Thông số
Kích thước máy chủ 3000x1800x2800mm Công suất máy chủ 21,8 kw Tiết diện thành hình 1016x500mm Lực kích rung 40- 50 tấn
Chu kỳ thành hình 18- 25s Diện tích xưởng Khoảng 500m2 Kích thước pallet 1010x550x30mm Công suất lắp máy 100 KVA Trọng lượng máy chủ 5,5 Tấn Loại máy trộn JS500
Bảng 2.2: Công suất vận hành
Quy cách của sản phẩm Số viên/ tấm Số viên/ giờ Số viên/ 8 giờ
Gạch rỗng 390x190x190 mm 04 575 - 720 4600 - 5760
Gạch đặc 210x100x60 mm 26 3745 - 4680 29960 - 37440
Gạch ống 02 lỗ 220x105x65 mm 24 2880 - 3190 23040 - 25520 Gạch ống 04 lỗ 80x80x180 mm 24 2880 - 3190 23040 - 25520
- Qua thông sốcủa máy chọn lực ép cần thiết lên khuôn F= 50 tấn
-Tính đường kính pittông D:
Chọn áp suất nguồn: p = 250 (bar) = 250.10 (N/ ) Lực ép của pittông là: F= p.A= p. (tài liệu 1) Theo công thức tính lựcởhành trình tiến của xy lanh:
= . = 4 . → = 4.. = 4.50000. 250. 10 = 0,156 = 156 Chọn đường kính: D = 160 mm
Đường kính cần pittông:Chọn d = 110 mm(Theo tiêu chuẩn ISO6020/1)
-Lưu lượng cần cấp cho xilanh.
Tính toán lưu lượng cần cấp cho xy lanh là rất quan trọng trong tính toán thiết kếcác hệthống thủy lực vì căn cứvào những kết quảnày ta mới tính chọn được bơm
nguồn phù hợp. Lưu lượng cần cấp cho xy lanh được tính theo công thức như sau :
Q=A.v (tài liệu 1 trang 104)
Trong đó:
Q là lưu lượng xilanh
A là diện tích tác dụng của xilanh V là vận tốc cần pisttông
Tốc độcần pisttông trong hành trình tiến là: =
Do đó lưu lượng cần cấp cho hành trính ép là:
= . = 4. . = . 1,6 . 4,14.5 = 1,65 = 144 ( ℎ) Tốc độcần pisttông trong hành trình vềlà: =
Do đó lưu lượng cần cấp cho hành trính lên của xylanh là:
= . = ( − ) .4. = . 0,5 . 4,14.4 = 0,2 = 12 ( ℎ) Nhận thấy Q1 lớn nhất nên lưu lượng bơm nguồn tính theo Q1.
2.5.1.2. Tính xylanh nâng hạ khuôn.
Lực tác động lên đầu xilanh gồm có trọng lượng của 28 viên gạch sau khi ép
và cơ cấu đỡkhuôn
Theo bảng mỗi viên gạch sau khi ép có khối lượng là 2,65 kg (Tiêu chuẩn ISO 9001:2008)
Tổng khối lượng khuôn dưới là 81kg →F = 155,2 kg =1552 N
-Tính đường kính pittông D:
Chọn áp suất nguồn: p = 250 (bar) = 250.10 (N/ ) Lực ép của pittông là: F= p.A= p. (HTĐKTL)
Đường kính pittông được tính là: D = .
. =
.
. . = 0,009 ( ) Chọn đường kính: D = 40 mm
Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lí của xylanh nâng hạ khuôn
-Lưu lượng cần cấp cho xilanh.
Tính toán lưu lượng cần cấp cho xy lanh là rất quan trọng trong tính toán thiết kếcác hệthống thủy lực vì căn cứvào những kết quảnày ta mới tính chọn được bơm
nguồn phù hợp. Lưu lượng cần cấpcho xy lanh được tính theo công thức như sau :
Q=A.v (tài liệu 1)
Trong đó:
Q là lưu lượng xilanh
A là diện tích tác dụng của xilanh V là vận tốc cần pisttông
Tốc độcần pisttông trong hành trình tiến là: =
Do đó lưu lượng cần cấp cho hành trình chạy nhanh là:
= . = 4. . = . 0,4 . 2,34.2,5 = 0,05 = 3 ( ℎ) Tốc độcần pisttông trong hành trình tiến là: =
Do đó lưu lượng cần cấp cho hành trính ép là:
= . = ( − ) .4. = . 0,1 . 2,34.2,5 = 0,007 = 0,42( ℎ) Nhận thấy > ,do đó lưu lượng bơm nguồn phải chọn theo
2.5.1.3. Tính xylanh máy cấp liệu.
Xy lanh đóng mởcửa xảphải có hành trình và lực đủlớn cần thiết để đóng mở
cửa xảliệu theo yêu cầu.
Căn cứ vào kích thước cửa xảthì hành trình cần thiết của xy lanh cần phải lớn
hơn chiều dài cửa xảtức là S 500 (mm). Vậy chọn hành trình của xy lanh là S = 500 (mm).
-Để đóng mởcửa xảthì lực cần thiết của xy lanh phải thắng được tổng trởcác lực cản tác dụng lên cơcấu mởcửa xảtức là: FPW + Wdc vl (N);(tài liệu 8 trang 44)
Trong đó:
Fp: là lực cần thiết của xy lanh khí nén.
Wvl: là lực cản của khối vật liệu phía trên của xả đè lên cửa xả.
vl vl 1
W = m .g.f (N);(tài liệu 8 trang 46)
Trong đó:
f1: là hệsốma sát của hỗn hợp vật liệu đã trộn với thép. Lấy f1= 0,65.
mvl: là khối lượng phần vật liệu trong thùng trộn đè lên cửa xả. = 74,2
g = 9,81 (m/s2) là gia tốc trọng trường. Vậy: = 73,5.9,81.0,65 = 468,67 (N);
Wdc: lực cản di chuyển của cơ cấu cửa xả.
dc vl xa 2
W = m + m .g.f .k (N);(tài liệu 8 trang 47)
Trong đó:
- f2: là hệsố ma sát trượt giữa bánh xe và ray chạy (vì xét cho trường hợp bất lợi nhất khi bánh xe bị kẹt và lúc này dưới tác dụng của lực kéo xy lanh bánh xe sẽbị trượt). Lấy f2= 0,45.
- k: là hệ số kẹt tức là trong trường hợp bị kẹt mà bánh xe có thể vượt qua. Lấy k = 2.
- mxa: là khối lượng của cơ cấu cửa xả.
xa bx t d
m = m + m + m (kg);
Trong đó:
- mbx: là khối lượng của các bánh xe.
2 2 bx bx bx t π.D π.0,083 m = 4. .L .γ = 4. .0,04.7800 = 6,75 4 4 (kg); - mt: là khối lượng của các trục. 2 2 t t t t π.d π.0,025 m = 2. .L .γ = 2. .0,44.7800 = 3,5 4 4 (kg); t= 7800 (kg/m3) là tỷtrọng của thép. Vậy: = 3,5 + 6,75 = 10,25 (kg); Vậy: đ = (10,25 + 74,2). 9,81.0,45.2 = 745,60 (N); Thay vào ta có: = 468,67 + 745,6 = 1214,27(N);
Lực tác động lên đầu xilanh gồm trọng lượng của máy cấp liệu và vật liệu cấp cho một lần ép :
Hình 2.11: Sơ đồ xilanh
Chọn áp suất nguồn: p = 250 (bar) = 250.10 (N/ ) Lực ép của pittông là: F= p.A= p. (tài liệu 1 trang 102)
Đường kính pittông được tính là: D = .
. =
. ,
. . = 0,01 ( ) Chọn đường kính: D = 40 mm
Đường kính cần pittông:Chọn d = 30 mm(Theo tiêu chuẩn ISO6020/1)
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lí của xylanh máy cấp liệu
-Lưu lượng cần cấp cho xilanh.
Tính toán lưu lượng cần cấp cho xy lanh là rất quan trọng trong tính toán thiết kếcác hệthống thủy lực vì căn cứvào những kết quảnày ta mới tính chọn được bơm
nguồn phù hợp. Lưu lượng cần cấp cho xy lanh được tính theo công thức như sau :
Q=A.v (tài liệu 1 trang 104)
Trong đó:
Q là lưu lượng xilanh
A là diện tích tác dụng của xilanh V là vận tốc cần pisttông
Do đó lưu lượng cần cấp cho hành trình chạy nhanh là:
= . = 4. . = . 0,4 . 7,44.8 = 0,1 = 6 ( ℎ) Tốc độcần pisttông trong hành trình tiến là: =
Do đó lưu lượng cần cấp cho hành trính ép là:
= . = ( − ) .4. = . 0,1 . 7,44.8 = 0,008 = 0,48( ℎ) Nhận thấy > ,do đó lưu lượng bơm nguồn phải chọn theo
2.5.3.4.Tính xylanh đẩy gạch sau khi ép.
Lực tác động lên đầu xilanh gồm có trọng của gạch sau khi ép,và lực ma sát nghĩ của gạch và mặt phẳng
Lực ma sát được tính như sau = .
Trong đó Fmsđộ lớn của lực ma sát trượt (N) μ Hệ số lực ma sát nghĩ lấy =0,1 N lực ép vuông góc bề mặt tiếp xúc. →F =F + F = 770 N -Tính đường kính pittông D: Chọn áp suất nguồn: p = 250 (bar) = 250.10 (N/ )
Lực ép của pittông là: F= p.A= p. ( tài liệu 1 trang 102)
Đường kính pittông được tính là: D = .
. =
.
. . = 0,006 ( ) Chọn đường kính: D = 40 mm
Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lí của xylanh máy cấp pallet
-Lưu lượng cần cấp cho xilanh.
Tính toán lưu lượng cần cấp cho xy lanh là rất quan trọng trong tính toán thiết kếcác hệthống thủy lực vì căn cứvào những kết quảnày ta mới tính chọn được bơm
nguồn phù hợp. Lưu lượng cần cấp cho xy lanh được tính theo công thức như sau : Q=A.v (HTĐKBTL)
Trong đó:
Q là lưu lượng xilanh
A là diện tích tác dụng của xilanh V là vận tốc cần pittông
Tốc độcần pisttông trong hành trình tiến là: =
Do đó lưu lượng cần cấp cho hành trình chạy nhanh là:
= . = . . = . , . ,. = 0,2 = 13 ( )(tài liệu 1 trang 104)
2.5.2. Tính toán đường ống thủy lực.
Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng công tác được vận chuyển từbể dầu qua
bơm nguồn đến các van, cơ cấu chấp hành rồi hồi vềbểnhờhệthống các đườngống.
Đường ống được dùng phổ biến trong các hệ thống thủy lực nói chung hiện này là các loại ống cứng (ống thép đúc) và ống mềm (ống cao su có các lớp thép) chịu áp.
Đểhệthống làm việcổn định và hiệu suất cao thì tổn thất năng lượng trong hệ đường
ống phải là nhỏ. Do vậy, phải giảm thiểu được độdài của hệthống đườngống, đồng thời giảm thiểu các khúc quanh để giảm được năng lượng tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ.
Nói chung, hệthống đường ống trong các hệ thống thủy lực nói chung được chia làm 3 phần : đườngống hút, đường ống đẩy và đường hồi. Đường hút là đoạn
đường ống từbểdầu lên bơm, thường khá ngắn. Đường ống nối từ bơm tới các van,
cơ cấu chấp hành gọi là đường đẩy, cònđường vềbểdầu được gọi là đường hồi hay
đường xả.
Đểtính tiết diện của đườngống phải căn cứvào vận tốc của đường dầu. Thông
thường, khi chọn đường ống ta phải đảm bảo tổn thất trong đường ống là nhỏnhất và vừa phải kinh tế. Nếu nhỏquá thì tổn thất lớn và nếu lớn quá thì tổn thất ít đi nhưng
không kinh tế, do đó ta phải cân nhắc lựa chọn cho phù hợp. Thông thường, trong các hệthống thủy lực nói chung thì vận tốc đường dầu trên các đoạn đường đường ống trong hệthống được chọn như sau :
-Đườngống hút : v1 =0,5 ÷ 1,5(m/s),chon v=1,5 m/s -Đườngống đẩy : v2 =6 ÷ 7(m/s) ;chọn v=6 m/s -Đườngống xả : v3 =0,5 ÷ 1,5(m/s) ; chọn v=1,5 m/s (Theo giáo trình thủy lực và khí nén trang 88)
Đường kính của đường ống được tính theo công thức sau: d = .
. (tài liệu 1 trang 88)
Trong đó:
-Q: là lưu lượng qua tiết diệnống, cũng chính là lưu lượng cần thiết cấp cho xylanh, (l/ph) ;
- v: là vận tốc dầu qua tiết diệnống, (m/s).
Vì lưu lượng cần cấp cho xy lanh ép là lớn nhất nên ta tính toán các đường
ống theo xy lanh ép. 2.5.2.1. Tính toán đường ống hút. Đường kínhống hút là: d = . . = . . . . , = 0,045 (m)= 45 (mm) (tài liệu 1 trang 104)
Do đườngống hút cấp dầu từbểtới bơm và nằm trong thùng dầu, không phải chịu áp cao, ta chọnống hút có thểlà ống bằng nhôm hoặc bằng thép đúc có đường kính trong 48 (mm). 2.5.2.2. Tính toán đường ống xả. Đường kínhống xã là: d = . . = . . . . , = 0,045 (m)= 45 (mm) (tài liệu 1 trng 104)
Đường ống xã được bắt đầu từ đế van về bể ta cũng chọn ống hồi làm bằng nhôm hoặc bằng thép đúc có đường kính trong khoản.
2.5.2.3. Tính toán đường ống đẩy.
Đường ống đẩy thường được chia làm 2 phần: phần một nằm từ bơm nguồn tới van và phần này nằm toàn bộtrên bểdầu, do vậy để làm cho bộ nguồn thêm mỹ
quan ta làmống đẩyởphần này bằng ống cứng (thường là thép đúc). Phầnống đẩy còn lại nối từ van đến cơ cấu chấp hành ta chọnống mềm.
Đường kính đường ống đẩy là: d = .
. =
. .
. . = 0,022 (m)= 22 (mm) (tài liệu 1 trang 104)
Vậy ta chọnống mềm vàống cứng cố đường kính trong khoảng 24 (mm) và
đểlàmống đẩy cho hệthống.
2.5.2.4. Tính toán chọn bơm nguồn.
- Nguyên tắc chọn động cơ bơm:
+ Theo áp suất yêu cầu lớn nhất: = + : là áp suất bơm;
: là áp suất yêu cầu lớn nhất; : Llà tổn thất áp suất trong hệthống.